CN217005468U - 一种屋脊式折流热管换热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种屋脊式折流热管换热器，包括热管管排、热管膜片式导流肋片、冷却水流道、烟气流道；其中热管管排由上部冷凝集箱、下部蒸发集箱、热管工质连通管、冷却水冷凝集箱、冷却水进水管段、冷却水集箱连接管、冷却水出水管段组成；其中上部冷凝集箱与下部蒸发集箱在空间上平行交错间隔布置在热管管排的上部与下部，上部冷凝集箱与下部蒸发集箱之间通过热管工质连通管联通，其中热管管排内部抽真空，并灌注有工质液；其中下部蒸发集箱布置在烟气流道内，上部冷凝集箱布置在冷却水流道内，烟气流道与冷却水流道之间通过隔板相互隔绝。本实用新型屋脊式折流热管换热器降低了热管换热器的制造成本，提高了换热性能。

Description

一种屋脊式折流热管换热器

技术领域

本实用新型涉及燃煤锅炉烟气余热回收装置与节能环保领域，特别是一种真空热管式烟气余热回收装置的烟气换热器结构与布置方方式。

背景技术

低温电除尘技术在我国近几年的燃煤机组超低排放改造以及新建机组中得到了大规模的推广与应用，低温省煤器不仅能够实现烟气余热的有效回收利用，同时布置在电除尘器前也能够有效提高除尘效率和实现协同捕集烟气中的三氧化硫，是一种非常符合国家政策的烟气取热与节能环保技术。

随着主流烟气低温省煤器采用的常规管壳式换热器磨损、泄露问题的进一步爆发，越来越多人将目光转向了真空热管的研究上。而常规的用于烟气换热的热管换热器大多采用了重力式热管，因此相较于常规换热器多了冷凝段的换热区域，因此，在占地和投资上会比常规换热器更高。同时，由于每根热管携带极限的存在，造成当热管内部的蒸汽速度足够高时，液—气交界面存在的剪切力可能将吸液芯表面的液体撕裂将其带入蒸汽流从而导致蒸发区干涸，影响热管的换热效率。

鉴于上述情况，为了实现热管换热器在各领域应用中，实现全面超越传统管壳式烟气换热器，目前尤为重要的是，需要保证热管换热器在传热效率的前提下，进一步进行结构优化，从而降低热管换热器的生产成本，做到在传热效率和生产成本上完全取代常规管壳式换热器，同时杜绝传统管壳式换热器磨损、泄露问题。

中国专利CN215491234 U公开了一种换热装置，包括壳体，壳体进口设进烟喇叭口、出口设出烟喇叭口，在壳体中设若干个热管换热单元，每个热管换热单元由若干热管换热器组成；热管换热器的结构包括：框架，在框架内设置有隔板，隔板将框架内部分隔成上下腔室，在隔板上间隔并排布置有若干热管管排，每排热管管排由若干根热管组成，热管结构包括：管体，管体的上部套设有冷媒套管，冷媒套管与管体之间形成冷媒腔室，在管体的下部外壁上装有螺旋开齿翅片，在管体的下端设有密封堵头，管体的上端设有充质排空封头；每排热管管排中所有热管的冷媒腔室依次连通而形成冷媒流道，冷媒流道一端接进水集箱、另一端接出水集箱。根据该专利附图及描述可以看出，该换热装置采用了传统的重力式热管，在烟道外侧需要利用大量的场地和设备材料，既占用了大量的安装空间，又提高了换热装置的设备成本，整体设备经济性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种屋脊式折流热管换热器，该屋脊式折流热管换热器主要解决如下问题：1)通过调整热管蒸发段与冷凝段的安装方向，在保证热管换热性能的前提下，减少了热管冷凝段的占地，并通过多管排设计，减少了热管换热器的冷凝段的管材使用，降低了热管换热器的制造成本；2)通过屋脊式折流设计，将蒸发集箱与冷凝集箱进行高低交错折流布置，有利于热管内部工质根据热管管排各上升管段的蒸发情况，根据每根热管上升管段的升腾阻力，选择合适的上升管段升腾之冷凝集箱进行换热，降低了热管携带极限对热管传热性能的影响，从而提高热管的换热性能；3)热管膜片式导流肋片的设计，通过膜片式的导流肋片对流通热管管排的气流进行梳理，提高了通过热管管排的烟气流及颗粒流的均匀性；4)烟气流道与冷却水流道各行其道，互不影响，实现了热管换热器的多重物理隔离，确保了换热器的冷却水不会进入到烟道内容，造成烟道内积灰、板结。

本实用新型的技术方案是，一种屋脊式折流热管换热器，包括热管管排、热管膜片式导流肋片、冷却水流道、烟气流道；其中热管管排由若干根上部冷凝集箱、若干根下部蒸发集箱、热管工质连通管、冷却水冷凝集箱、冷却水进水管段、冷却水集箱连接管、冷却水出水管段组成；其中若干根上部冷凝集箱与若干根下部蒸发集箱在空间上平行交错间隔布置在热管管排的上部与下部，若干根上部冷凝集箱与若干根下部蒸发集箱之间通过热管工质连通管联通，其中热管管排内部抽真空，并灌注有工质液；其中下部蒸发集箱布置在烟气流道内，上部冷凝集箱布置在冷却水流道内，烟气流道与冷却水流道之间通过隔板相互隔绝。

进一步地，热管管排至少为两层。

进一步地，热管膜片式导流肋片将每层热管管排之间的热管工质连通管连接，将烟气流道分隔成若干细小的区域。

进一步地，上部冷凝集箱的外部套接有冷却水冷凝集箱，沿烟气方向设置若干排热管管排，每一排热管管排通过冷却水集箱连接管相互连接，沿烟气方向最末一排热管管排通过冷却水进水管段与外界冷却水水源相连，沿烟气方向第一排热管管排通过冷却水出水管段与外界冷却水回水池或冷却水回水管相连。

该屋脊式折流热管换热器主要解决如下问题：1)通过调整热管蒸发段与冷凝段的安装方向，在保证热管换热性能的前提下，减少了热管冷凝段的占地，并通过多管排设计，减少了热管换热器的冷凝段的管材使用，降低了热管换热器的制造成本；2)通过屋脊式折流设计，将蒸发集箱与冷凝集箱进行高低交错折流布置，有利于热管内部工质根据热管管排各上升管段的蒸发情况，根据每根热管上升管段的升腾阻力，选择合适的上升管段升腾之冷凝集箱进行换热，降低了热管携带极限对热管传热性能的影响，从而提高热管的换热性能；3)热管膜片式导流肋片的设计，通过膜片式的导流肋片对流通热管管排的气流进行梳理，提高了通过热管管排的烟气流及颗粒流的均匀性；4)烟气流道与冷却水流道各行其道，互不影响，实现了热管换热器的多重物理隔离，确保了换热器的冷却水不会进入到烟道内容，造成烟道内积灰、板结。

本实用新型提供的屋脊式折流热管换热器，与现有技术相比，具有以下优点：

(1)热管换热器通过将蒸发段和冷凝段采用集箱式结构，减少了热管换热器的占地面积，提高了热管换热器的空间场地适应性，降低了安装难度；

(2)通过若干与蒸发集箱和冷凝集箱相连的热管工质连接管，提高了热管内部工质的回流效率，改变了热管整体的携带极限，提高了热管传热效率；

(3)通过对流通热管换热器的烟道进行区域化剪切，对烟气进行梳理，提高了流经热管换热器的气流均布性，降低了因气流不均匀造成异常磨损的可能性。

附图说明

图1是本实用新型所屋脊式折流热管换热器多层管排立面图；

图2是本实用新型屋脊式折流热管换热器单排热管立面图；

图3是本实用新型屋脊式折流热管换热器多层管排布置三维图；

图4是本实用新型屋脊式折流热管换热器单排热管布置三维图；

附图标号说明：热管管排1；热管膜片式导流肋片2；冷却水流道3；烟气流道4；上部冷凝集箱101；下部蒸发集箱102；热管工质连通管103；冷却水冷凝集箱104；冷却水进水管段105；冷却水集箱连接管106；冷却水出水管段107。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供的屋脊式折流热管换热器，沿烟气方向设置若干排热管管排1，其中每一排热管管排1通过冷却水集箱连接管106相互连接成换热器，沿烟气方向最末一排热管管排1通过冷却水进水管段105与外界冷却水水源相连，沿烟气方向第一排热管管排1通过冷却水出水管段107与外界冷却水回水池或冷却水回水管相连。

如图1所示，冷却水流道3与烟气流道4之间通过隔板相互隔绝，各行其道，因此冷却水冷凝集箱104内部的冷却水不会串漏到烟气流道4内，从而保证了烟气流道4内不会发生类似常规管壳式换热器的冷却水泄露造成烟道内积灰、板结，甚至影响机组安全的情况。

如图1、图3所示，每一个上部冷凝集箱101和一个或者两个下部蒸发集箱102组成了一对热管组件，上部冷凝集箱101与下部蒸发集箱102之间通过若干热管工质连通管103连接。由于每一组热管管排1是一个相互连通的真空密封腔体，每一组热管管排1内的工质也可以实现相互串流。当热管管排1开始工作时，由于烟气流道4内部热流量会有一定的区别，造成在烟气流道4内的下部蒸发集箱102内部工质液的蒸发形态也会有所区别，尤其当锅炉工况变动时这种情况更明显。而下部蒸发集箱102内工质的蒸发形态的不同，将造成连接下部蒸发集箱102和上部冷凝集箱101的热管工质连通管103内的冷凝回流的工质所受到的升腾阻力也不同，而由于上部冷凝集箱101与多根热管工质连通管103相连，当某一根热管工质连通管103的升腾阻力大时，回流的工质液将被上部冷凝集箱101上部的尚未冷凝的蒸汽挤压至升腾阻力小的热管工质联通管103，降低了单根热管工质联通管103携带极限对热管管排1的影响，提高了热管管排1的传热效率。

如图3、图4所示，本实施例提供的屋脊式折流热管换热器，将传统重力式热管的蒸发段和冷凝段同轴同长的结构形式改为径向的上部冷凝集箱101、径向的下部蒸发集箱102与轴向的热管工质连通管103连接组成热管管排1，将常规热管蒸发段与冷凝段空间急剧减小，提高了屋脊式折流热管换热器的场地适应性，大大减少了安装空间需求。

如图1、图3所示，本实施例提供的屋脊式折流热管换热器，各层之间热管管排1的热管工质连通管103之间通过热管膜片式导流肋片2进行连接，对流通热管管排1的烟气流和粉尘颗粒流进行梳理，提高了烟气流和粉尘颗粒流的均匀性，实现了烟气在烟气流道4内的均布。

如图1、图3所示，本实施例提供的屋脊式折流热管换热器，在热管管排1工作时，通过若干根热管工质连通管103内不同的升腾阻力，灵活分配热管管排1内的工质回流液，杜绝了传统单根热管携带极限对热管传热性能的影响，提高了热管管排的传热性能。

如图1、图3所示，本实施例提供的屋脊式折流热管换热器，通过热管膜片式导流肋片2将每层热管管排1之间的热管工质连通管103进行连接，将烟气流道4分隔成若干细小的窄区域，实现对流经热管管排1的烟气进行梳理、分隔，提高了流经热管管排1的烟气流和粉尘颗粒流的均匀性，降低了热管管排1的磨损发生的概率。

本实施例提供的屋脊式折流热管换热器的工作原理：

由若干根间隔布置在热管管排1上部的上部冷凝集箱101与同样间隔布置在热管管排1下部的下部蒸发集箱102分别交错排列组成热管管排1的蒸发和冷凝集箱，上部冷凝集箱101与下部蒸发集箱102之间通过热管工质连通管103联通，其中热管管排1内部抽成真空态，并灌注一定量的工质液。

在热管非工作态时，热管管排1内的工质液主要分布在下部蒸发集箱102内。热管管排1的下部蒸发集箱102布置在烟气流道4，上部冷凝集箱101布置在冷却水流道3内，烟气流道4与冷却水流道3之间通过隔板相互分隔开，独立进行加热和冷却过程。

当烟气流经热管管排1时，下部蒸发集箱102内的工质液吸收了烟气中的热量迅速蒸发，转变为蒸汽，蒸汽在下部蒸发集箱102内开始升腾，并沿着热管工质连通管103上升至上部冷凝集箱101。上部冷凝集箱101的外部套接了冷却水冷凝集箱104，在冷却水冷凝集箱104内部流通着低温冷却水，进入到上部冷凝集箱101的蒸汽态工质，将热量传递给冷却水冷凝集箱104内的冷却水后，工质液温度降低，由蒸汽态转换为液态，并沿着热管工质连通管103回流至下部蒸发集箱102，从而完成一次热管管排1的传热过程。随着烟气流道4内的烟气将热量源源不断的通过下部蒸发集箱102的工质液传递给冷却水冷凝集箱104内的冷却水，从而实现热管管排1的持续换热过程。

以上所述，仅仅是本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种屋脊式折流热管换热器，其特征是包括热管管排(1)、热管膜片式导流肋片(2)、冷却水流道(3)、烟气流道(4)；其中热管管排(1)由若干根上部冷凝集箱(101)、若干根下部蒸发集箱(102)、热管工质连通管(103)、冷却水冷凝集箱(104)、冷却水进水管段(105)、冷却水集箱连接管(106)、冷却水出水管段(107)组成；其中若干根上部冷凝集箱(101)与若干根下部蒸发集箱(102)在空间上平行交错间隔布置在热管管排(1)的上部与下部，若干根上部冷凝集箱(101)与若干根下部蒸发集箱(102)之间通过热管工质连通管(103)联通，其中热管管排(1)内部抽真空，并灌注有工质液；其中下部蒸发集箱(102)布置在烟气流道(4)内，上部冷凝集箱(101)布置在冷却水流道(3)内，烟气流道(4)与冷却水流道(3)之间通过隔板相互隔绝。

2.如权利要求1所述的一种屋脊式折流热管换热器，其特征是热管管排(1)至少为两层。

3.如权利要求2所述的一种屋脊式折流热管换热器，其特征是热管膜片式导流肋片(2)将每层热管管排(1)之间的热管工质连通管(103)连接，将烟气流道(4)分隔成若干细小的区域。

4.如权利要求3所述的一种屋脊式折流热管换热器，其特征是上部冷凝集箱(101)的外部套接有冷却水冷凝集箱(104)，沿烟气方向设置若干排热管管排(1)，每一排热管管排(1)通过冷却水集箱连接管(106)相互连接，沿烟气方向最末一排热管管排(1)通过冷却水进水管段(105)与外界冷却水水源相连，沿烟气方向第一排热管管排(1)通过冷却水出水管段(107)与外界冷却水回水池或冷却水回水管相连。

Images